浙江省汽车维修行业挥发性有机物排放标准制订需求分析与建议*

徐志荣 姚 轶 李清泉 朱 虹 陈凤兰 王浙明 杨忠平

(1.浙江省生态环境科学设计研究院,浙江 杭州 310007;2.浙江省环境污染控制技术研究重点实验室,浙江 杭州 310007;3.浙江省环保产业协会,浙江 杭州 310012;4.浙江省环境科技有限公司,浙江 杭州 311100)

随着我国以工业源为主的挥发性有机物(VOCs)防治体系的健全和完善,以及工业源VOCs治理工作的不断深入[1-3],[4]1-12,[5]1-17,[6],[7]1-8,[8-10],汽车维修、餐饮等生活源VOCs防治逐步成为重点关注的对象。现有的研究主要是对汽车维修行业VOCs排放特征、排放总量进行分析与测算。其中,王文秀等[11]126、李洁等[12]、方莉等[13]148、黄宇等[14]、陈鹏等[15]3607分别对天津、南京、北京、武汉、杭州等汽车维修行业VOCs排放水平和特征开展了研究,并分析了对臭氧的影响。邓鑫等[16]84基于云南省汽车维修行业特点测算了2018年云南省汽车维修行业VOCs排放量,约0.72万t。梁小明等[17]通过构建生活源VOCs排放源分类方法和核算体系,测算了我国2018年汽车维修行业VOCs排放量,约为19.5万t,占全国生活源VOCs排放总量的7.75%;而王海林等[18]5577则以北京汽修企业平均年排放量为基准初步测算了全国汽修行业VOCs排放量,达91.02万t,与工业源VOCs排放量第3位的石油和天然气加工行业排放量相当。不论是从VOCs排放量,还是其排放VOCs对臭氧的影响来看,深入开展汽车维修行业VOCs治理和全面减排将势在必行。

污染物排放标准是支撑行业VOCs治理和减排的重要依据。目前我国尚未出台针对汽车维修行业的大气污染物排放标准,仅有北京[19]1-7、深圳[20]1-8、重庆[21]1-7、上海[22]1-11等城市和江苏省[23]1-6发布实施了行业型汽车维修大气污染物排放标准;其余天津[24]、辽宁省[25]、山东省[26]、河南省[27]、陕西省[28]等以综合型标准或工业(表面)涂装通用型标准的形式将汽车维修行业排放要求涵盖在内。作为机动车保有量的大省[29],浙江省虽尚未针对汽车维修行业出台地方排放标准,但一直十分重视行业VOCs治理,早在2013年就将其列入重点表面涂装行业之一[30],明确整治要求[31]和提出防治可行技术指南[32]1-9,并积极推进汽车维修集中钣喷中心建设[33]和低挥发性有机物原辅材料源头替代工作[34]。相关工作的有序开展和推进,为浙江省汽车维修行业大气污染物排放标准制订奠定了坚实的基础。

基于长三角区域生态环境保护标准一体化需要[35]以及汽车维修行业涉及企业面广、影响大[18]5575等考虑,本研究着重从浙江省汽车维修行业现状、现有行业型汽车维修地方标准情况、浙江省地方标准制订思考和影响分析等方面,充分探讨分析浙江省汽车维修地方排放标准制订的必要性与可行性。

1 浙江省汽车维修行业现状

1.1 汽车维修企业数量

根据浙江省公路与运输管理中心提供的相关数据,2021年浙江省汽车维修企业2.91万家,其中一类汽修1 098家,二类汽修5 532家,三类汽修22 470家(涉及涂装的401家)。从长三角区域(两省一市)的汽车维修企业来看(见表1),浙江省汽车维修企业总数最多,但一类和二类企业合计江苏省最多,从一类和二类企业单位服务能力来看,两省一市基本相同。

另外,从全国排污许可证管理信息平台查询可知,两省一市满足简化管理(即营业面积5 000 m2以上且有涂装工序的)[39]的汽车维修企业分别为上海127家、江苏省361家、浙江省217家。其中,浙江省主要分布在宁波、嘉兴、杭州和金华地区,累计137家,占比约为63.1%。

1.2 执行排放标准情况

对浙江省简化管理的217家汽车维修企业执行标准情况进行梳理和统计(见表2),发现汽车维修行业有组织排放除执行国家GB 16297—1996、浙江省DB33/2146—2018以及杭州市DB3301/T 0277—2018外,还包括了国家GB 9078—1996和GB 13271—2014。其中,GB 9078—1996和GB 13271—2014主要针对燃油加热型汽车喷烤漆房[40],明确液态燃料燃烧时产生二氧化硫、氮氧化物等污染物排放要求。无组织排放方面,在DB33/2146—2018的基础上,还包括了GB 37822—2019、GB 14554—1993;其中,GB 37822—2019主要针对汽车维修企业厂区内VOCs管控要求,而GB 14554—1993主要针对在执行GB 16297—1996时厂界臭气浓度的管控要求。

表2 浙江省汽车维修企业排放标准执行情况Table 2 The implementation of emission standards for motor vehicle maintenance and repair enterprises in Zhejiang Province

另外,由表2可知,除2家未填报有组织排放标准外,浙江省汽车维修企业废气主要援用执行DB33/2146—2018,占统计企业总数的80.0%;约有4.2%的汽车维修企业未采用电加热型喷烤漆房。此外,近52%的汽车维修企业按GB 37822—2019对厂区内VOCs无组织排放进行了加严管控。

1.3 VOCs管控指标及限值要求

对汽车维修企业VOCs特征管控指标及出现频次进行统计分析,结果见图1。由图1可知,VOCs管控特征物质主要有乙酸酯类(包括乙酸酯类和乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯等单一物质)、苯系物(包括苯系物和苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯等单一物质)和其他(包括丙酮、环己酮、丁醇、甲醛)等,与文献[12]、[13]、[15]报道的汽车维修行业排放的VOCs基本一致。另外,从图1也得出浙江省汽车维修企业管控的VOCs特征物质以苯系物为主,乙酸酯类为辅,仅个别企业管控了酮、醛、醇类物质。

图1 浙江省汽车维修企业VOCs特征管控指标出现频次情况Fig.1 The frequency of VOCs control indicators for motor vehicle maintenance and repair enterprises in Zhejiang Province

汽车维修企业VOCs排放限值(以非甲烷总烃(NMHC)为例)的情况见图2。由图2可知,浙江省的汽车维修企业NMHC排放限值包括了120、80、60、50、30 mg/m3,与表2中执行标准情况基本相符。其中,NMHC排放限值为30 mg/m3的企业是在执行DB33/2146—2018基础上,通过排污许可证自我加压,执行更为严格的排放限值。另外,浙江省汽车维修企业以执行NMHC 80 mg/m3限值为最多,约占56.5%,即执行DB33/2146—2018中表1限值;约有22.7%执行了DB33/2146—2018中表2特别排放限值(60 mg/m3)。此外,从NMHC限值来看,不同标准之间的差异非常大,尤其是执行GB 16297—1996(120 mg/m3)与通过自我加严(30 mg/m3)之间,相差3倍;由此所带来的废气治理成本、超标排放的判定以及超标排放后处罚力度等,将会对不同的汽车维修企业产生巨大差异。因此,从对汽车维修企业间的公平竞争角度而言,也亟需加快浙江省地方标准的制订和出台。

图2 浙江省汽车维修企业NMHC排放限值情况Fig.2 The emission limits of NMHC for motor vehicle maintenance and repair enterprises in Zhejiang Province

1.4 行业VOCs排放量的估算

考虑到第二次污染源普查未对汽车维修行业进行调查,为此本研究主要通过排放系数来测算浙江省汽车维修行业VOCs排放量。目前汽车维修行业VOCs排放系数主要包括单店排放系数和单车排放系数,其中,单店排放系数主要选用了广州[41]、北京[18]5577的单店年均排放系数(分别为1.34、1.40 t/a),以及天津[11]125基于汽车维修企业类型细分排放系数(其中,一类1.556 t/a、二类0.192 t/a、三类0.057 8 t/a);单车排放系数则参考了文献[17]和文献[42],分别为0.95、0.72 kg/辆。考虑到广州和北京的单店排放系数是基于含涂装工序的汽车维修企业计算获得,为此本研究也以含涂装工序的维修企业进行计算;考虑到单车排放系数中年汽车保有量与年汽车涉涂装维修次数是存在差异的,本研究参考天津[11]125,按涉及涂装维修的比例为40%进行测算,年维修次数取保守的1.25次/辆计算[16]84。浙江省汽车维修行业VOCs年排放量测算结果见图3。

图3 浙江省汽车维修行业VOCs排放量测算Fig.3 The estimation of VOCs emission for motor vehicle maintenance and repair industry in Zhejiang Province

由图3可知,浙江省汽车维修行业测算VOCs排放量介于0.40万～0.99万t/a,测算的均值为0.79万t,约为浙江省工业源排名第1的化学原料和化学品制造业VOCs排放量[43]的7.15%,行业VOCs排放量不可忽视。另外,单店排放系数法测算量之间差异较大,主要是北京和广州的单店排放系数测算时未考虑不同汽车维修类型涂装维修的业务量之间的差异,使得测算排放总量偏高;而按天津系数测算时,受治理设施的去除率取值偏高以及二类和三类汽车维修的排放系数偏低情况的影响,使得测算量偏低。此外,从一类汽车维修企业角度来看,单店排放系数法测算量基本在同一水平,相对较为准确,由此测算浙江省一类汽车维修企业年VOCs排放量约在0.16万t。而对于单车排放系数的测算,主要受到汽车年维修次数以及涂装维修比例的影响。

2 现行省市汽车维修排放标准比较分析

考虑到浙江省汽车维修行业大气污染物排放标准为行业型排放标准,为此以我国当前现行有效的北京[19]3-5、深圳[20]3-5、重庆[21]3-4、上海[22]3-4和江苏省[23]3-4等行业型地方排放标准为分析对象,从管控内容、设置指标和限值进行简要分析,以供浙江省地方标准制订时做参考。5省、市地方排放标准管控内容见图4。

图4 典型省、市汽车维修排放标准管控内容Fig.4 The management contents of emission standards for motor vehicle maintenance and repair in typical provinces and cities

由图4可知,5个省、市的地方标准在涂料质量要求、有组织排放和无组织排放方面存在一定的管控差异。其中,在涂料质量方面,北京、上海、深圳自行设置了涂料产品中VOCs含量限值;江苏省和重庆分别按照《低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》(GB/T 38597—2020)[44]和《车辆涂料中有害物质限量》(GB 24409—2020)[45]进行管控。在有组织排放管控方面,5个省、市管控差异主要体现在对加热炉和试车尾气方面,其中北京和上海明确规定了加热炉排放要求,而其他省、市未有相关规定;另外,仅有上海规定了试车尾气的排放要求,按照上海《大气污染物综合排放标准》(DB31/933—2015)进行管控,同时也规定了排气筒高度低于15 m时,有组织排放限值加严50%执行[22]4;也仅有深圳对VOCs有组织排放提出了最高允许排放速率的要求[20]4。在无组织排放管控方面,虽然国家层面在2019年才提出了厂区内无组织排放管控要求[4]12,但2015年的北京汽车维修标准通过优化无组织监控点位(监控位置设在厂房外或露天操作工位旁)实现了厂区内无组织排放管控,而同时期的深圳、重庆地方标准仍是按照企业厂界设置无组织排放管控要求;江苏省在北京的基础上,结合GB 37822—2019提出的一次浓度值管控方式,增设了厂区NMHC一次浓度值;上海则仅规定了厂区NMHC一次浓度值。

5个省、市地方排放标准中对VOCs有组织、无组织排放管控指标和限值见表3。由表3可知,5个省、市汽车维修排放标准有组织排放管控要求方面,均设置了苯、苯系物(甲苯和二甲苯)、NMHC(总VOCs)等有关VOCs的特征和综合指标;相关指标限值方面,北京、上海和江苏省完全相同,重庆与深圳相对宽松。对于颗粒物管控方面,北京和深圳未设置颗粒物指标,上海、江苏省和重庆的建成区对颗粒物管控要求一致。在无组织NMHC管控方面,江苏省最为严格,设置NMHC一次浓度值和小时均值,且均严于GB 37822—2019和GB 16297—1996中相关要求。

表3 典型省、市汽车维修排放标准中VOCs管控要求 Table 3 The emission limits of VOCs for motor vehicle maintenance and repair enterprises in typical provinces and cities mg/m3

3 浙江省标准制订的思考和探讨

不论从长三角区域一体化生态环境标准统一来看,还是从浙江省空气质量深度改善尤其是臭氧防控的现实需求来看[46],同时为解决汽车维修企业之间不公平竞争问题,浙江省都应加快推进汽车维修行业大气污染物排放标准的制订。

3.1 管控范围

虽然浙江省仍有少数汽车维修企业仍采用非电加热型汽车喷烤漆房,但鉴于标准重点是解决行业VOCs污染治理问题。因此,浙江省标准的管控范围可确定为汽车维修中涉涂装、清洗等产生VOCs的工序以及对涂料中VOCs含量限值要求;而对于加热炉排放的燃烧废气可援用GB 9078等标准进行协同管控。

3.2 管控内容

3.2.1 污染物指标和限值

鉴于汽车维修行业分布广且常位于居民区附近,其产生恶臭异味是居民异味投诉的重点之一[47],应考虑增设臭气浓度指标。另外,虽然目前浙江省汽车维修行业现行管控指标中涉及了乙酸酯类且文献[12]至[15]也表明该行业存在乙酸酯类的排放;但从已出台的相关地方排放标准来看,均未设置乙酸酯类指标。为此,浙江省汽车维修行业VOCs排放标准制订时应充分论证该项指标,充分考虑增设指标所带来的检测成本和监管成本,本研究建议通过NMHC进行综合管控,与长三角上海、江苏省在VOCs管控指标上保持一致。此外,在污染物有组织排放限值方面,苯、苯系物、NMHC和颗粒物等限值应与江苏省、上海的地方标准要求保持一致,以实现长三角区域内管控要求的一致。对于臭气浓度可参考DB33/2146—2018相关要求,以实现与上海的《恶臭(异味)污染物排放标准》(DB31/1025—2016)中非工业区[48]管控要求的统一。在无组织排放管控方面,可分别设置厂区内VOCs和厂界有毒有害污染物管控要求;其中,厂区内VOCs排放限值以NMHC一次浓度值管控,厂界有毒有害污染物确定为苯和臭气浓度;相关指标限值要求与上海、江苏省标准保持一致。

3.2.2 汽车修补涂料VOCs含量限值

在涂料VOCs含量限值方面,不论是《大气污染防治法》,还是《浙江省大气污染防治条例》均对涂装工序提出了要使用低挥发性有机物含量涂料的要求。为此,在涂料VOCs含量限值方面可提出汽车修补涂料的VOCs含量应符合GB/T 38597—2020的规定,有害物质应符合GB 24409—2020的规定,以实现从源头上减少VOCs,管控苯系物和卤代烃等特征污染物。

3.2.3 VOCs处理设施最低处理效率要求

2019年以来国家在制药[5]6、印刷[7]3以及无组织排放管控[4]10等涉VOCs排放标准中均提出：“重点地区在收集的废气中非甲烷总烃初始排放速率≥2 kg/h时,VOCs处理设施的处理效率不应低于80%”的要求。鉴于目前浙江省大力推进汽车维修集中钣喷中心的建设,从已建成集中钣喷中心的竣工验收数据可知,会存在NMHC初始排放速率≥2 kg/h[49]的情形,因此浙江省标准应对VOCs处理设施的处理效率提出要求,确保不低于GB 37822—2019中的相关规定。

3.3 预期影响

相较于浙江省汽车维修企业执行的现行标准情况,浙江省汽车维修标准出台后,将大幅收严VOCs管控要求,NMHC限值从现在的80 mg/m3为主收严至20 mg/m3,在减少行业VOCs排放总量的同时,也肯定会给汽车维修企业带来一定的治理压力。研究表明,汽车涂装维修过程会存在瞬时排放浓度较高的情况,但从小时均值来看,能满足北京地方标准的要求[13]148。研究表明采用水性涂料替代溶剂型涂料对减少VOCs排放有显著效果[15]3608;在治理工艺上需采取更加稳定的处理工艺,对采用单一活性炭吸附技术的则要求及时更换活性炭。目前,浙江省汽车维修VOCs治理可行技术指南已明确了以水性涂料替代技术、集中钣喷中心为主的预防技术和以活性炭+催化燃烧、分散吸附+集中再生活性炭吸附工艺为主的治理技术等VOCs防治路线[32]8,与文献[18]所提出的治理路线基本一致。随着浙江省汽车维修行业VOCs治理工作的深入推进和企业VOCs治理意识的提升,将能有效降低浙江省标准出台对汽车维修企业所带来的冲击和影响。

4 结 语

(1) 浙江省汽车维修企业主要执行DB33/2146—2018,管控苯系物、乙酸酯类等VOCs特征因子,虽通过执行DB33/2146—2018特别排放限值以及援用GB 37822—2019厂区内VOCs管控要求,但NMHC的管控要求明显宽于长三角区域上海、江苏省汽车维修地方标准。

(2) 从长三角区域生态环境标准统一、浙江省空气质量深度改善、解决汽车维修企业之间不公平竞争以及浙江省对汽车维修行业VOCs治理工作的准备情况来看,已完全具备了制订浙江省汽车维修行业大气污染物排放标准的必要性和可行性。

(3) 浙江省标准制订时要切合浙江省汽车维修行业实际,相较与上海、江苏省地方标准重点突出以下：通过增设汽车修补涂料VOCs含量限量要求,强化VOCs源头治理,但含量限值上应严格执行国家相关标准,不应自行设置;有组织污染物指标上可增设臭气浓度指标,以强化恶臭异味的管控;应增设VOCs处理设施最低去除效率的要求,以强化对集中钣喷中心的管控及其VOCs治理需求;VOCs无组织管控上应进一步明确厂区和厂界要求,厂区内VOCs无组织排放以NMHC一次浓度值来管控,厂界管控有毒有害污染物苯和臭气浓度。